超精密时钟技术获得300万美元物理突破奖运行300亿年误差不到1秒

　　超精密时钟技术获得 300 万美元物理突破奖，光学晶格钟可以帮助科学家探测引力波、寻找暗物质等等。使科学家能够以前所未有的方式研究和探索宇宙。
　　光学晶格时钟可以帮助研究人员探测时空中的涟漪，即引力波
　　突破奖代表（9 月 9 日）宣布，雅特丽和叶竣获得了 2022 年基础物理学突破奖，因为他们对光学晶格钟的发明和发展做出了杰出贡献，该时钟能够精确测试自然的基本规律。
　　Yatori就职于东京大学和日本的理研研究所，叶竣是科罗拉多大学博尔德分校和美国国家标准与技术研究所科学家。两人都是独立工作将分享 300 万美元的奖金。
　　Yatori 和 Ye 的研究是创造光学晶格时钟的关键，突破奖代表表示，它可以将计时精度提高 1,000 倍。如果运行 300 亿年（宇宙生命的两倍多），新时计误差不到 1 秒。
　　光学晶格钟是超越传统原子钟的进化步骤，传统原子钟基于电子在带电原子中的量子飞跃。事实上，一秒的官方定义是 9,192,631,770 次辐射循环，使铯原子中的电子发生量子飞跃。
　　原子钟最初使用微波频率辐射来引发这些飞跃。随着光学光的替代，取得了进步，其频率比微波高约 10万倍。 突破奖的代表表示，这些更高的频率可以实现更高的计时精度，就像它们在具有更快摆动的钟摆的祖父钟中所做的那样。
　　Hidetoshi Yatori，2022 年基础物理学突破奖的共同获得者。
　　测量更高的频率要困难得多，但这个问题或多或少被光频梳解决了，该技术由约翰·霍尔和西奥多·汉施开发并且赢得了 2005 年的诺贝尔物理学奖。然而光频原子钟使用锶而不是铯原子，雅特丽和叶都想出了如何驯服锶原子的方法，将它们保持静止以便进行测量。研究人员使用了一种光学晶格（一种来自激光束的驻波），可以产生一种蛋壳形状，其中可以捕获原子。这几乎就像科幻小说中的牵引光束一样。你把一束牵引光束放在真空室的中央，你就可以用光把原子固定在真空室的中央。
　　叶俊，2022年基础物理学突破奖的共同得主。
　　这一进展帮助光学晶格钟成为现实，并为Yatori和叶俊赢得了基础物理学突破奖。突破奖的代表表示，这项技术的潜在应用是多种多样的。例如，光学晶格时钟可以大大提高全球定位系统和其他卫星导航网络的精度，并允许更精确地引导深空探测器。
　　同时还可以对爱因斯坦的相对论进行新的测试——例如，允许研究人员更精确地研究引力时间膨胀和其他效应。光学晶格时钟也可以帮助探测引力波，提醒研究人员这些时空涟漪引起的微小时间变化。
　　重力和时间之间的联系意味着这项技术还可以帮助研究人员追踪地球上的火山和地震事件，并在外星世界寻找埋藏的海洋。光学晶格钟甚至可以帮助寻找难以捉摸的暗物质。
　　科学和数学年度突破奖是由马克·扎克伯格和普莉希拉·陈、谢尔盖·布林、安妮·沃西基以及尤里和朱莉娅·米尔纳于2012年创立的。这是科学史上最丰厚的奖项，每一个奖项的价值几乎是一个诺贝尔奖的三倍。(诺贝尔奖现在的奖金是1000万瑞典克朗，按当前汇率约合120万美元。)
　　突破奖表彰生命科学、数学和基础物理领域的开创性研究。这些奖项旨在提升科学技术的文化内涵，并鼓励孩子们在这些领域寻求职业发展。